Comment la taille et la direction du grain affectent les pièces en tôle

Fabrication de tôles , la pratique de la manipulation de pièces plates de métal dans de nouvelles formes, est un pratique et à faible coût solution pour fabriquer des pièces telles que des supports, des boîtiers et des équipements de cuisine. C'est l'un des moyens les plus efficaces de créer des produits très volumineux et simples qui n'ont pas de fonctionnalités très détaillées.

Cependant, l'ingénierie de pièces en tôle réussies est plus compliquée qu'il n'y paraît, et l'une des principales raisons de cette complexité est le grain . Le grain affecte la résistance et fonction de tôlerie, les ingénieurs doivent donc veiller à fabriquer leurs pièces de tôlerie en gardant à l'esprit le grain ; le non-respect de cette consigne peut entraîner des pièces présentant des faiblesses critiques.

Cet article passe en revue les bases du grain en tôle :Qu'est-ce que le grain ? Quelle est la taille des grains affecter les pièces de tôlerie ? Et comment le sens du grain impact sur le processus de fabrication et les pièces finales ?

Qu'est-ce que la tôlerie ?

La fabrication de tôlerie (ou fabrication de tôlerie/prototypage de tôlerie) est un ensemble de procédés de fabrication utilisés pour couper, déformer, et assembler feuilles plates de métal. Ces feuilles - de matériaux comme l'aluminium, l'acier et d'autres métaux - sont transformées en calibres standard, et les fabricants peuvent choisir un matériau et un calibre appropriés en fonction des exigences du produit final.

Dans la plupart des cas, plusieurs processus différents sont utilisés pour transformer une tôle standard en un produit final. Les processus de découpe comprennent le poinçonnage, la découpe au laser, la découpe au jet d'eau, et coupage plasma; les processus de déformation incluent pliage, emboutissage, ettourner; les processus d'assemblage incluent le soudage . Le déploiement d'une séquence de ces processus peut transformer une feuille de métal sans caractéristiques en une pièce utilisable comme une étagère.

La tôlerie est un processus approprié pour les pièces simples, grandes ou à parois minces telles que les panneaux, les supports, les étagères, les boîtiers, les portes, les appareils électroménagers et les équipements de cuisine et de bureau.

Qu'est-ce que le grain d'une tôle ?

Comme la plupart des matériaux solides inorganiques, le type de métaux utilisés dans la fabrication est dans un polycristallin état :ils sont solides et constitués de très petits cristaux ou cristallites de différentes tailles et orientations maintenus ensemble par de fines couches de solide amorphe. Ces cristaux (et leur disposition) sont parfois appelés grain .

Pour fabriquer de la tôle, de grandes sections de métal non formé et chauffé sont passées à travers des rouleaux, les étirant en feuilles d'une épaisseur uniforme. Ce processus de laminage allonge les différents cristaux dans la direction du laminage, créant ce que nous appelons une direction du grain : les cristaux sont maintenant plus longs sur la longueur de la feuille, et plus courts le long de la longue transversale (largeur) et de la courte transversale (épaisseur). Ces cristaux allongés ont des effets importants sur le comportement du métal.

La taille moyenne de chaque cristal, ou la taille de grain du métal , affecte également le comportement du métal. La granulométrie est affectée par le laminage de la tôle mais peut également être modifiée d'autres manières.

Comment le sens du grain affecte-t-il les pièces en tôle ?

La direction du grain est un facteur important à considérer avant tout processus de fabrication de tôle, mais surtout avant le pliage , pliage , et processus de déformation similaires.

En effet, la direction du grain rend la tôle plus solide dans certaines directions et plus faible dans d'autres. Avec de nombreux métaux, la flexion dans le sens du grain (longitudinalement) peut augmenter le risque de fissuration , déchirure , ou écorce d'orange , et il peut donc être préférable de plier contre le grain pour réduire la probabilité de ces problèmes.

Cela étant dit, la flexion contre le grain nécessite une plus grande force, car la tôle est plus résistante et peut entraîner plus de retour élastique — le degré auquel la tôle revient à son angle d'origine.

La direction du grain affecte également la manière dont un fabricant peut aborder l'imbrication de pièces en tôle. Par exemple, si un fabricant a l'intention de découper plusieurs formes à partir d'une seule feuille, il doit tenir compte de l'orientation de chaque forme se rapporte au sens du grain. Dans tous les cas, ils doivent essayer de s'assurer que la direction du grain est cohérente à travers les pièces afin qu'ils puissent, par exemple, appliquer des forces constantes lors du pliage et d'autres opérations.

Comment la taille du grain affecte-t-elle les pièces en tôle ?

La granulométrie de la tôle peut varier pour différentes raisons. S'il est chauffé trop longtemps, par exemple, la diffusion peut avoir lieu à travers les joints de grains - les espaces entre les cristaux individuels - entraînant une plus grande taille de grain.

Il est important de contrôler la granulométrie car elle a un effet significatif sur le rendement force de la tôle. En général, une granulométrie plus petite se traduira par des pièces plus solides , tandis qu'une taille de grain plus grande entraînera des grains plus faibles.

L'effet de la taille des grains sur la résistance du métal peut être expliqué par les joints de grains . Les joints de grains perturbent le mouvement des dislocations dans le métal et éviter les fissures, et une taille de grain plus petite augmente le nombre de joints de grains dans une zone donnée, ce qui se traduit par une plus grande résistance.

La taille du grain est déterminée lors du laminage de la tôle, mais elle peut également être ajustée par la suite par recuit ou normalisation :réchauffer le métal juste en dessous de son point de recristallisation puis le laisser revenir à température ambiante dans le four (recuit) ou refroidir à l'air libre (normalisation).

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